Лазерное 3D сканирование в геодезии

Немногие слышали словосочетание лазерное сканирование, все это потому, что самой технологии, примерно, 10-15 лет отроду, а непосредственно в России стало известно о технологии лет восемь назад. На данный момент технология плотно вошла в обиход проектировщиков, инженеров-изыскателей. На протяжении двадцати лет у геодезистов произошло две революции. Первая – появление GPS, тогда казалось, что это узкоспециализированное устройство и кроме специалистов никому не пригодится, но как видно сейчас, GPS-приемники встраиваются в телефоны, ноутбуки, автомобили и всевозможные портативные приборы. Вторая – лазерное сканирование, технология, которая за короткий срок времени (часы, дни) позволяет полностью построить трехмерную модель объекта. Если рассматривать геодезию, то получение 3d-модели объекта с полной семантикой одна из главных задач. Изначально у геодезистов была возможность делать измерения с помощью нивелира, теодолита и это были единичные измерения. Но когда появилась технология, появилась возможность включить прибор и получить трехмерную модель всего, что находится вокруг сканера. Самое главное, что модель получится не фотографическая, по которой нет возможности производить измерения, а вполне реальная модель, состоящая из множества точек, обладающих своей семантикой в трехмерном пространстве. Так сложилось, что проектировщики и технология 3d сканирования существовали порознь, но с середины двухтысячных годов появились направления, которые, так или иначе, меняют коренным образом сложившуюся ситуацию для изыскателей, тех кто работает в «поле» и тех кто проектирует. К тому же совершенно меняется подход к предпроектным работам и к подходу сопровождения стройки.

На сегодняшний день, сканер представляет собой небольшую, достаточно мобильную коробочку, которая ставится на штатив, имеет собственный аккумулятор и может работать в автономном режиме. Принцип действия у семейства таких сканеров практически одинаковый, есть лазерный дальномер, есть фотоприемник, который принимает лазерное излучение, есть угломерная часть, которая меряет два угла. Расчет очень прост, если мы знаем расстояние до точки и два угла, то можем получить координаты этой точки. Главный результат сканирования это цифровая модель объекта, который описывает весь объект сотнями миллионами точек, каждая из которых будет иметь свою семантику, причем начало отсчета координат будет в центре 3d-сканера.

Что может принести в геодезию технология 3d-сканирования? Давайте сравним, сколько геодезист может принести с «поля» отснятых точек, примерно, это будет пятьсот точек, если он работал с традиционными инструментами, то с использованием 3d-сканера он может принести до двух миллиардов точек, полученных за это же время. Получается, что скорость и емкость полученных данных возрастает в миллионы раз. В итоге полученная информация настолько избыточная, что даже можно средствами CAD-программ моделировать криволинейные объекты, в итоге появляется возможность максимально приблизиться к реальной поверхности.

Одно из главных преимуществ сканера заключается в том, что происходит освобождение от ошибок человека. Например, когда проектировщики приходят в дом и собираются создать проект, либо его реконструкцию, реставрацию или полную переделку, им требуется сначала сделать измерения. Они начинают мерить рулетками, обычными, электронными и тут без ошибок человека никак не обойтись. Один померил так, второй по-другому, третий по-третьему, десятый по-десятому. И когда все измерения сводят воедино, пол на одном и том же этаже может отличаться на двадцать сантиметров, лишь только по тому, что люди не правильно померили.

Как же сегодня используются 3d-сканеры? Во-первых, это обычная съемка, связанная с традиционными топографическими изысканиями, конечно же, там где проще использовать обычные средства геодезии 3d-сканер не используется. Но если идет речь о съемке завода или сложной территории, то проще воспользоваться этой технологией, дабы избежать ошибок, повысить точных полученных данных и уменьшить затраты времени на сбор информации. Если идет речь о создании трехмерной модели рельефа, например, под горнолыжную трассу, изменяющуюся в трех плоскостях, то проще использовать 3d-сканер. Во-вторых, когда идет стройка, то тут появляется возможность контролировать подрядчика, вплоть до того, что можно легко и точно подсчитать реально выполненный объем работ. И в-третьих, самый популярный и самый востребованный вид работ – создание исполнительной документации. Любая реконструкция производится на основе исходной документации. Встречаются случаи, когда такая документация попросту отсутствует, она могла быть утеряна или не велась вообще.

Пример использования 3d-сканера.